潘培松

摘 ?要：隨著我國(guó)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的生產(chǎn)模式都發(fā)生了翻天覆地的變化，在焊接領(lǐng)域中也不例外。特別是大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)投入應(yīng)用以后，云智能焊接管控系統(tǒng)則開始發(fā)揮較好的作用，能夠結(jié)合實(shí)際工況靈活控制電流、速度、氣壓等各類參數(shù)信息，促進(jìn)了我國(guó)焊接體系邁向智能化。文章先闡述了云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性，接著從多個(gè)層面探討了云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，分析了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)細(xì)節(jié)內(nèi)容，有助于云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在我國(guó)各個(gè)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：云智能焊接;大數(shù)據(jù)分析;系統(tǒng)設(shè)計(jì);焊接制造

中圖分類號(hào)：TP311.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）35-0072-02

Abstract： With the continuous development of information technology in China， earth-shaking changes have taken place in the production mode of various industries， and there is no exception in the field of welding. In particular， after big data relevant technology was put into use， the cloud intelligent welding management and control system began to play a better role， and was able to flexibly control all kinds of parameter information， such as current， speed， air pressure， and so on， in combination with the actual working conditions. It promotes the welding system of our country to move towards intelligence. This paper first expounds the necessity of the design of cloud intelligent welding management and control big data analysis system， then discusses the design content of cloud intelligent welding management and control big data analysis system from many aspects， and analyzes the details of the whole system design. It is helpful to the wide application of cloud intelligent welding management and control big data analysis system in various enterprises in our country.

Keywords： cloud intelligent welding; big data analysis; system design; welding manufacturing

焊接活動(dòng)本身就是一項(xiàng)非常復(fù)雜的冶金過程，需要充分關(guān)注整個(gè)過程中的各個(gè)參數(shù)，才能夠保證最終的焊接質(zhì)量。在以前人工焊接模式中，需要焊接人員具有較高的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)各個(gè)焊接人員也要具有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定性，才能夠保證焊接品質(zhì)。而在當(dāng)前云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等各類技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，焊接領(lǐng)域如果能夠全面貫徹物聯(lián)網(wǎng)體系，那么就能夠有效發(fā)揮云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的作用，最終也就能夠逐步實(shí)現(xiàn)焊接過程的智能化與自動(dòng)化。在這種情況下，就有必要深入全面分析云智能焊接管控的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容以及實(shí)現(xiàn)路徑。

1 云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

在當(dāng)前我國(guó)工業(yè)體系中，焊接技術(shù)是非常重要的，焊接工藝的最終質(zhì)量往往會(huì)直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。在傳統(tǒng)焊接模式中，整個(gè)焊接過程會(huì)受到多種因素的影響。對(duì)于焊接人員來說，即便能夠保證各項(xiàng)焊接參數(shù)完全正確，也很難實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的焊接質(zhì)量。不僅如此，大部分焊接人員在進(jìn)行焊接操作的時(shí)候，都很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類焊接缺陷，總是在焊接完成以后才能夠得知各類焊接問題，不僅不利于焊接質(zhì)量的保證，同時(shí)也影響了最終的焊接效率。而在當(dāng)前大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)開始廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)焊接模式迎來了變革發(fā)展的可能。對(duì)于社會(huì)企業(yè)來說，如果能夠使用物聯(lián)網(wǎng)體系來聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，那么就能夠串聯(lián)焊接過程中的各個(gè)參數(shù)信息，最終形成云智能焊接管控系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)與質(zhì)量品質(zhì)的控制。在引入這項(xiàng)技術(shù)以后，整個(gè)體系還能夠針對(duì)海量焊接數(shù)據(jù)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化分析。而各個(gè)焊接操作人員和管理人員則能夠通過移動(dòng)端便捷查詢各類數(shù)據(jù)分析的最終結(jié)果，能夠顯著提高焊接的質(zhì)量。

2 云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)分析

在焊接活動(dòng)進(jìn)行的過程中，會(huì)產(chǎn)生非常多的數(shù)據(jù)信息，主要有耗材信息、焊縫信息等。這些信息相互之間通常都有一定的聯(lián)系，并且部分信息本身就含有較大的價(jià)值。在這種情況下，如果能夠設(shè)計(jì)一款智能管理系統(tǒng)，那么就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息的統(tǒng)一管理，同時(shí)也能夠充分發(fā)揮各類數(shù)據(jù)信息的價(jià)值。結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)度以及各行業(yè)在這方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，這里可以考慮設(shè)計(jì)一款基于Labview平臺(tái)焊接參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)融入大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)形成一套云智能焊接管控系統(tǒng)。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，整體架構(gòu)主要分為三層。

第一層，感知層。這一模塊主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行信息化改革，能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互的基本功能。對(duì)于各個(gè)設(shè)備來說，應(yīng)該至少能夠附加一些信息采集的工具，同時(shí)使用嵌入式的模式融入到設(shè)備中。這樣以后，整套系統(tǒng)就可以通過這些設(shè)備上的信息采集工具，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息采集工作。除此之外，感知層模塊還要實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接電源狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)傳遞焊接電壓電流的實(shí)時(shí)信息，同時(shí)還要接受終端對(duì)于這些信息的確認(rèn)，保證整個(gè)焊接過程的順利進(jìn)行。第二層，網(wǎng)絡(luò)層。這一模塊主要是提供各類數(shù)據(jù)信息傳播的通道與接口，最終能夠通過無線或有線的方式，將焊接數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備當(dāng)中，接著通過網(wǎng)絡(luò)渠道傳送到云端。這樣以后，其他人員就可以通過智能手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備跟云端相連，實(shí)現(xiàn)焊接數(shù)據(jù)信息共享的功能，提高這些焊接數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用成效。第三層，應(yīng)用層。這一模塊主要是對(duì)各類焊接數(shù)據(jù)信息的全面處理，因此整個(gè)模塊通常都會(huì)設(shè)計(jì)在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)體系中，跟企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)終端實(shí)現(xiàn)連接。而企業(yè)內(nèi)部人員則可以根據(jù)自身不同的權(quán)限享受不同規(guī)格的功能，在保證焊接數(shù)據(jù)信息具有一定保密性的同時(shí)，也可以進(jìn)一步提高云智能焊接管控的規(guī)范性與完備性。

2.2 功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）物理層設(shè)計(jì)。在云智能焊接管控系統(tǒng)的物理層設(shè)計(jì)過程中，大部分焊機(jī)都需要通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，同時(shí)還要具有各類焊接數(shù)據(jù)信息采集的功能。因此每一臺(tái)焊機(jī)上都應(yīng)該設(shè)置觸摸屏參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，以及焊接數(shù)據(jù)信息采集模塊。不僅如此，在焊機(jī)工作場(chǎng)景中，還需要設(shè)置額外的監(jiān)控設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接作業(yè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷以及其他問題。從這個(gè)角度來看，整個(gè)云智能焊接管控系統(tǒng)的物理層設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該至少包括計(jì)算機(jī)中心、監(jiān)控設(shè)備、信息采集傳感器、觸摸屏參數(shù)調(diào)整設(shè)備等內(nèi)容，完成基礎(chǔ)的信息采集與傳播等功能。（2）操作層設(shè)計(jì)。云智能焊接管控系統(tǒng)也應(yīng)該設(shè)計(jì)專項(xiàng)的操作系統(tǒng)，并且操作層的設(shè)計(jì)還應(yīng)該滿足我國(guó)工業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要在計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)等多個(gè)終端上都有較強(qiáng)的兼容性。除了自身運(yùn)行所必備的各類功能以外，操作系統(tǒng)最好設(shè)計(jì)完善的故障自診斷功能，能夠自主解決可能遇到的各類故障內(nèi)容。在操作控制模塊中，整個(gè)系統(tǒng)至少應(yīng)該擁有焊接電流、電壓、速度、小車行走等各類功能，同時(shí)還要融入專家經(jīng)驗(yàn)?zāi)K，提高整套操作系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化。在發(fā)現(xiàn)焊接問題的時(shí)候，操作層設(shè)計(jì)系統(tǒng)還應(yīng)該及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，最終也就能夠快速處理各類故障。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。云智能焊接管控系統(tǒng)還需要專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐，才能夠更好發(fā)揮各類焊接數(shù)據(jù)的價(jià)值。相關(guān)人員可以考慮使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過程中，不僅僅要完成各類焊接數(shù)據(jù)的分項(xiàng)儲(chǔ)存與管理，同時(shí)還要做好數(shù)據(jù)接口的優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)跟web services、Oracle等接口較好的對(duì)接。在具體焊接數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存方面，主要可以分為四個(gè)類型，即焊接工藝參數(shù)信息、焊縫信息、耗材信息和人員信息。除了這些基本信息的實(shí)時(shí)儲(chǔ)存與及時(shí)變更以外，數(shù)據(jù)庫(kù)還要嘗試構(gòu)建焊接生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)流，并同步各個(gè)焊接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)焊縫的全過程數(shù)據(jù)鏈，最終形成對(duì)每一條焊縫的閉環(huán)質(zhì)量控制。

2.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

（1）設(shè)計(jì)方案規(guī)劃。在云智能焊接管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該將各類焊接工藝參數(shù)、焊接使用到的設(shè)備、焊接人員信息等各類數(shù)據(jù)內(nèi)容都直接歸入到大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)中去，同時(shí)還要完成各類細(xì)節(jié)功能模塊的設(shè)計(jì)工作。具體來講，焊接部門應(yīng)該先對(duì)各個(gè)焊機(jī)進(jìn)行編號(hào)，同時(shí)還要根據(jù)焊接車間的具體工作任務(wù)以及不同焊接班組的實(shí)際工作情況完成網(wǎng)絡(luò)化管理與配置。接著焊接部門就可以針對(duì)不同的焊接班組發(fā)放相關(guān)焊接任務(wù)，同時(shí)完成焊接工藝的規(guī)范化管理和閉環(huán)質(zhì)量控制。在整套方案細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的過程中，需要企業(yè)設(shè)計(jì)部分對(duì)焊縫外觀與質(zhì)量進(jìn)行分析，同時(shí)還要注意搜集質(zhì)檢部門對(duì)焊接產(chǎn)品的質(zhì)量檢查信息，最終匯總這些部門關(guān)于焊接的海量數(shù)據(jù)源，并能夠在經(jīng)過必要數(shù)據(jù)整合與統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)處理以后，放置在數(shù)據(jù)庫(kù)中。接下來，云智能焊接管控系統(tǒng)就能夠使用大數(shù)據(jù)技術(shù)模塊，對(duì)這些海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面的分析，并能夠建立專項(xiàng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要構(gòu)建異構(gòu)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型。通過這個(gè)模型，就可以較好消除不同數(shù)據(jù)之間可能出現(xiàn)的沖突，完成差異化數(shù)據(jù)信息的有效集成，提取有價(jià)值的焊接數(shù)據(jù)信息。特別是焊機(jī)在運(yùn)作過程中，會(huì)不斷產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)信息。比如如果焊機(jī)采集信息間隔為1s，那么二百臺(tái)焊機(jī)一天就會(huì)產(chǎn)生上百萬條信息，而一個(gè)月就會(huì)產(chǎn)生上億條信息。因此在方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，還應(yīng)該結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的儲(chǔ)存與回溯，保證整套系統(tǒng)的性能。（2）各類技術(shù)的應(yīng)用。在云智能焊接管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)該融入一些必要的技術(shù)，其主要包括兩個(gè)方面。第一，焊接參數(shù)預(yù)設(shè)技術(shù)。即各個(gè)企業(yè)應(yīng)該能夠結(jié)合焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)部焊接任務(wù)，完成各類焊接參數(shù)的預(yù)設(shè)工作，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)焊接過程的實(shí)時(shí)參數(shù)，提高焊接質(zhì)量。第二，中間件技術(shù)。這套技術(shù)的使用能夠更好實(shí)現(xiàn)各類信息通信的成效，使得信息傳播具有更強(qiáng)的可靠性，有利于各類系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

2.4 設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用效果

在系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，使用了B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)整套系統(tǒng)只需要在服務(wù)器中安裝對(duì)應(yīng)軟件，其他訪問系統(tǒng)則不需要進(jìn)行安裝活動(dòng)，只需要通過瀏覽器訪問即可。本次所使用的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)也進(jìn)行了一定的優(yōu)化，基本形成了焊接活動(dòng)全過程的信息數(shù)據(jù)鏈，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程的分級(jí)管理與集中管控，并且也可以對(duì)焊接活動(dòng)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)督，有效保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接的智能化與自動(dòng)化。

3 結(jié)束語

綜合來看，本次設(shè)計(jì)的云智能焊接管控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的綜合處理，同時(shí)還可以直接優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)焊接活動(dòng)的全過程統(tǒng)一管理。不僅如此，這套系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接過程質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)，具有較高的可靠性。因此對(duì)于各個(gè)焊接人員來說，在后續(xù)時(shí)間里應(yīng)該不斷提高自身對(duì)于云智能焊接管控體系的認(rèn)識(shí)，同時(shí)還要積極搜集相關(guān)資料以及其他企業(yè)的成功應(yīng)用案例經(jīng)驗(yàn)。這樣以后，當(dāng)云智能焊接管控體系在企業(yè)內(nèi)部全面推廣應(yīng)用的時(shí)候，整套系統(tǒng)所受到的阻礙就能夠顯著降低，同時(shí)也可以發(fā)揮更好的價(jià)值與作用。

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